История асфальта

Таблица 9: Герметик на основе SBS/асфальта для стыков между слоями бетона

6. Эмульсии

Асфальт гибкий, хорошо приклеивается, он износостойкий и водонепроницаемый, а также в высшей степени устойчивый к воздействию большинства кислот, щелочей и солей. Тем не менее, он подвергается деградации при ненадлежащем использовании. Так, например, под воздействием воды, избыточной температуры и солнечного излучения асфальт может медленно расщепляться на углекислый газ и воду.

Асфальт также обладает термопластическими свойствами. И, действительно, твердые асфальты являются пластмассами, и поэтому их можно подвергать формованию и обработке в форме. Такие пластмассы можно подвергать либо горячему, либо холодному формованию (под высоким давлением). Типовые продукты используются в электрической и автомобильной промышленности, сюда относятся такие применения, как ящик аккумуляторной батареи, фрикционная обшивка тормоза, электрические штепсельные разъёмы, ручки переключателей и т. д.

При температуре окружающей среды асфальт представляет собой жидкость с очень высокой вязкостью, которая непригодна для обработки. Тем не менее, существует три способа ее преобразования для доведения до обрабатываемого состояния:

• Нагревание;

• Смешивание с нефтехимическими растворителями (разбавление), или

• Эмульгация в воде для создания эмульсии.

Нагревание можно использовать для применений среднего и большого размера (дорожное покрытие, кровельные покрытия большой площади и т. д.). Продукты с разведением являются самыми дорогостоящими асфальтовыми продуктами из-за использования растворителей, у которых нет никакой другой функции кроме уменьшения вязкости. Обычно считается, что эмульсии самая дешевая форма, а также в набольшей степени безвредная для окружающей среды.

Асфальтовые эмульсии представляют собой дисперсии из очень тонко измельченных битумных частиц в водной среде. У этих эмульсий низкая вязкость, и их можно использовать при температуре окружающей среды, что делает их идеальным вариантом для использования во многих строительных применениях. В общем смысле асфальтовые эмульсии можно разделить на два класса: химические эмульсии или эмульсии со щелочным эмульгатором и глинистые эмульсии[22-24].

6.1. Химические эмульсии

Для получения химических асфальтовых эмульсий горячий асфальт (130-140°C), воду и эмульгатор или диспергирующий агент обрабатывают на высокоскоростной коллоидной мельнице, которая диспергирует асфальт в воде. Асфальт получается после этого в виде глобул, которые обычно имеют 5-микронный размерный диапазон, но могут быть и меньше. Эмульгатор создает систему, в которой мелкие капельки асфальта находятся в суспензии и создают от 30% до 80% объема. Если при хранении произойдет разделение, эмульсию можно восстановить  взбалтыванием. Эмульгирующее вещество должно быть совместимо и с водяной, Химические эмульсии можно далее подразделить на анионовые, катионоактивные и неионные эмульсии и с асфальтовой фазой.

При вязкости в диапазоне от 0.5 до 10 пуазов при температуре 60°C, асфальтовая эмульсия обладает значительно более низкой вязкостью по сравнению с самим горячим асфальтом. Эмульсии также более экономичны и безвредны для окружающей среды по сравнению с разбавленными материалами. Экологические преимущества асфальтовых эмульсий имеют особенно большое значение при использовании материала на площадке, поскольку они позволяют избежать энергозатрат и выбросов, которые обычно связаны с нагреванием или высушиванием.

Типичный состав анионовой асфальтовой эмульсии представлен в Таблице 1. Эмульсия создается дисперсии асфальта в водной фазе с высоким сдвигом, в которой уже присутствует эмульгатор. Обычно это должно происходить при температуре, которая достаточно высока для того, чтобы превращать асфальт в жидкость, но недостаточно высока для того, чтобы вызывать кипение воды.

Таблица 1: Типичный исходный состав для анионовой асфальтовой эмульсии

6.2. Глинистые эмульсии

В таблице 2 дана исходная рецептура для типичной глинистой асфальтовой эмульсии. Как правило, температура образования эмульсии для битумной фазы составляет 130-140°C, а температура водной фазы составляет 25-45° при pH 6-9. Свойства глинистых эмульсий зависят от точного подбора состава в том, что касается наполнителей, битума и эмульгатора, а также их физических свойств. Общие различия в свойствах между разбавленными асфальтовыми покрытиями и глинистыми эмульсионными покрытиями даны в Таблице 3.1

Таблица 2: Типичная начальная рецептура для глинистой асфальтовой эмульсии

7. Асфальтобетон на модифицированном битуме

Органический вяжущий материал, являясь основным структурообразовывающим компонентом асфальтобетона, во многом предопределяет его физико-механические свойства. Поэтому основной задачей лабораторных исследований явилось изучение свойств образцов асфальтобетона, изготовленного на основе битумов и БПВ[28-29].

Исследования проводились с приготовлением асфальтобетонных смесей (АБС) относящихся к типам Б и Д, которые изготавливались и испытывались по стандартной методике, предусмотренной для плотных асфальтобетонов из горячих мелкозернистых смесей ГОСТом 9128-97. Выбор песчаного асфальтобетона (тип Д) был обусловлен тем, что его свойства в наибольшей степени по сравнению с другими типами асфальтобетона, определяются свойствами вяжущего. Также проводились детальные исследования с использованием нестандартных методов испытаний с целью изучения основных закономерностей, определяющих деформативные и прочностные характеристики слоев асфальтобетонных покрытий.

Результаты определения физико-механических свойств асфальтобетона типа Б приведены в табл.1.

Как видно из результатов, приведенных в табл.1, все образцы АБС отвечали требованиям стандартов. Следует отметить, что введение добавки смесевого ТЭП [9,30-32] в вяжущее улучшает деформативную способность асфальтобетона при низких температурах. Это подтверждается снижением показателя предела прочности асфальтобетона при сжатии при 0°С. В тоже время прочность асфальтобетона при 20°С незначительно возрастает ( в среднем на 10%) при введение 2-4% ТЭП, а прочность при 50°С возрастает на 20 и 55% соответственно. Важно отметить, что величина прочности при сжатии для

28

Таблица 1. Физико-механические характеристики асфальтобетонных смесей типа Б.

Таблица 2. Физико-механические характеристики асфальтобетонных смесей типа Д